Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Alcanivorax borkumensis: Bakterien zur Bekämpfung von Ölkatastrophen?

26.09.2013
Internationale Forscherteams haben die Wirkungsweise von zwei Bakterienarten entschlüsselt, die künftig zur Bekämpfung von Ölkatastrophen eingesetzt werden könnten.

Alcanivorax borkumensis wandele Kohlenwasserstoffe in Fettsäuren um und baue diese in die Zellmembran ein, schreiben Wissenschaftler der Helmholtz-Zentren für Umweltforschung und Infektionsforschung im Fachjournal Applied and Environmental Microbiology.


Die Ölbohrinsel "Deepwater Horizon" war nach einer Explosion im April 2010 gesunken. Das Unglück führte zu einer verheerenden Ölpest im Golf von Mexiko. (Foto: U.S. Coast Guard)

Neue Erkenntnisse über das Bakterium Oleispira antarctica seien wichtig um die Anpassung an niedrige Temperaturen zu verstehen und könnten helfen, Strategien gegen Ölpests in Polarmeeren oder der Tiefsee zu entwickeln, schreiben Forscher im Fachjournal Nature Communications.

Bisher wurden bei Ölkatastrophen häufig Chemikalien eingesetzt, um das Öl aufzulösen, dadurch leichter abbaubar zu machen und von der Meeresoberfläche zu entfernen. Zur Bekämpfung der Ölpest im Golf von Mexiko, die durch die Havarie der Offshore-Ölbohrplattform „Deepwater Horizon“ 2010 entstanden war und bei der etwa 700.000 Tonnen Rohöl ins Meer gelangt sind, sollen nach Angaben der US-Umweltbehörde EPA über sieben Millionen Liter dieser Chemikalien versprüht worden sein. Zu den bekanntesten zählten Dispergatoren mit dem Markennamen Corexit, die nach dem Tankerunglück der Exxon Valdez in Alaska 1989 entwickelt worden sind.

Diese Stoffe sind jedoch wegen ihrer Nebenwirkungen für Umwelt und Menschen zunehmend in die Kritik geraten. Im Rahmen des EU-Projektes BACSIN haben daher Wissenschaftler aus verschiedenen Ländern nach Alternativen gesucht. „Ein Ansatz könnte beispielsweise sein, ölabbauende Bakterien in ihrem Wachstum zu stimulieren oder z.B. durch Gefriertrocknung besser anwendbar zu machen, um sie leichter als Pulver über dem Ölteppich zu versprühen“, erklärt Dr. Hermann J. Heipieper vom UFZ die Idee.

„Allerdings sind noch viele Details zu klären bis eine solche Technologie zur Bekämpfung von Ölkatastrophen eingesetzt werden kann. Priorität sollte daher immer die Vorsorge haben. So sehr wir uns auch anstrengen, alle Reparaturversuche werden die Natur nicht in den ursprünglichen Zustand versetzen können. Ganz davon zu schweigen, dass Umweltschäden zu reparieren immer teurer ist, als diese zu vermeiden.“

Ölabbauende Bakterien sind keine Erfindung des Menschen. Sie gibt es seit Millionen von Jahren. Neu ist lediglich die Menge des Öls, das bei Katastrophen ins Meer gelangt. Daher sucht die Wissenschaft nach Wegen, wie die natürlichen Abbauprozesse beschleunigt werden könnten. Im Fokus stehen dabei Kohlenwasserstoffaufbrechende - so genannte marine hydrocarbonoklastische - Bakterien. Diese Spezialisten in marinen Ökosystemen sind in der Lage, aliphatische Kohlenwasserstoffe abzubauen und als Energiequelle zu nutzen. Die Bakterien sind im Meerwasser weltweit verbreitet, aber nur in geringen Mengen. Stoßen sie auf Rohöl, dann vermehrt sich ihre Population stark. Es kommt zu einer eine Art Blüte, wie dies von marinen Algen bekannt ist.

Trotz ihrer wichtigen ökologischen Bedeutung ist noch relativ wenig über die Vorgänge in den Zellen dieser Bakterien bekannt. Forscher des UFZ unter Leitung von Dr. Hermann J. Heipieper führten daher detaillierte physiologische und genomische Analysen der beiden Referenzstämme dieser Gruppe von Bakterien, Alcanivorax borkumensis und Oleispira antarctica durch, die über ein großes Anpassungspotenzial verfügen. Dies zeigt sich besonders in Veränderungen der Zelloberfläche, dem direkten Einbau der biologisch oxidierten aliphatischen Kohlenwasserstoffe in die Zellmembranen und die Regulierung von Genen zur Anpassung an Umweltstress.

Alcanivorax borkumensis ist ein im Meer lebendes Bakterium, das seinen Namen nach dem Fundort, der Insel Borkum, erhalten hat, aber weltweit gefunden wurde. Es gilt als einer der wichtigsten Organismen, die marine Ölverschmutzungen abbauen können. Trotzdem fehlten bisher Informationen zum Wachstum und zur Physiologie dieser Bakterien im Zusammenhang mit Kohlenstoffen verschiedener Kettenlängen. Die neuen Untersuchungen ergaben, dass das Bakterium besonders effektiv Alkane mit Kettenlängen zwischen 12- und 19-Kohlenstoffatomen verarbeitet. "Das Zellwachstum hat bestätigt, dass dieses Bakterium in der Lage ist, Zwischenprodukte der Fettsäuren nicht nur in den eigenen Körper einzubauen, sondern auch zu verändern", erklärt Heipieper.

Für die wesentlich kälteren Polarmeere oder die Tiefsee wäre dagegen Oleispira antarctica das geeignetere Bakterium. Es kommt mit Temperaturen um 5 Grad Celsius gut zurecht, wie sie zum Beispiel am Boden des Golfs von Mexiko herrschen. Mit elf Proteinkristallstrukturen hat es die größte Menge von Strukturen unter den kälteliebenden Mikroorganismen und deutlich mehr negative Ladungen an der Oberfläche als Mikroorganismen in gemäßigten Temperaturen. Auch wenn bei diesem Bakterium die meisten der Enzyme bei Kälte nicht mehr optimal funktionieren, so reicht es dennoch, um das Wachstum zu beschleunigen und andere Konkurrenten zu überholen, wenn plötzlich Rohöl als Nahrungsquelle zur Verfügung steht. Die Allgegenwärtigkeit dieser Bakterien ist ein Beleg für ihre ökologische Wettbewerbsfähigkeit in kalten Umgebungen. Das offenbart ihr Potenzial für die Entwicklung biotechnologischer Ansätze zur Bekämpfung von Ölpests in Polargebieten. Die neuen Erkenntnisse über die beiden Bakterienarten sind ein kleiner, aber wichtiger Schritt bei der Suche nach Alternativen zu den bisher eingesetzten giftigen Dispersionsmitteln. Tilo Arnhold

Publikationen:
Naether D.J., Slawtschew S., Stasik S., Engel M., Olzog M., Wick L.Y., Timmis K.N., Heipieper H.J. (2013): Adaptation of hydrocarbonoclastic Alcanivorax borkumensis SK2 to alkanes and toxic organic compounds - a physiological and transcriptomic approach. Appl. Environ. Microbiol. 79:4282-4293, in press. doi: 10.1128/AEM.00694-13
http://dx.doi.org/10.1128/AEM.00694-13
Die Studie wurde von der Europäischen Kommission im Rahmen des EU-Projektes BACSIN gefördert.
Kube M., Chernikova T.N., Al-Ramahi Y., Beloqui A., Lopez-Cortez N., Guazzaroni M.E., Heipieper H.J., Klages S., Kotsyrbenko O.R., Langer I., Nechitaylo T.Y., Lünsdorf H., Fernández M., Juárez S., Ciordia S., Singer S., Kagan O., Egorova O., Petit P.A., Stogios P., Kim Y., Tchigvintsev A., Flick R., Denaro R., Genovese M., Albar J.P., Reva O.N., Martínez-Gomariz M., Tran H., Ferrer M., Savchenko A., Yakunin A.F., Yakimov M.M., Golyshina O.V., Reinhardt R., Golyshin P.N. (2013): Functional genome analysis of Oleispira antarctica RB-8, a key oil-degrading bacterium in cold and deep marine environments. Nature Communications 4:2156, 23 July 2013. doi:10.1038/ncomms3156
http://dx.doi.org/10.1038/ncomms3156
Die Studie wurde von der Europäischen Kommission im Rahmen der EU-Projekte MAMBA, ULIXES, MAGIC PAH und MICROB3, von der Regierung Kanadas, den Nationalen Gesundheitsinstituten der USA, der Max-Planck-Gesellschaft (MPG) sowie der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.
Weitere Informationen:
Dr. Hermann J. Heipieper
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)
Telefon: 0341-235-1694
http://www.ufz.de/index.php?de=4531
oder über
Tilo Arnhold, Susanne Hufe (UFZ-Pressestelle)
Telefon: 0341-235-1635, -1630
http://www.ufz.de/index.php?de=640
Weiterführende Links:
EU-Projekt “Bacterial abiotic cellular stress and survival improvement” (BACSIN)
http://www.unil.ch/bacsin
„Wie Agent Orange im Golf von Mexiko“ (ZEIT.de vom 18.06.2010):
http://www.zeit.de/wissen/gesundheit/2010-06/oelpest-chemie-gesundheit
"Ölteppich: Bakterien sollen Dreckbrühe verputzen" (Spiegel.de vom 31.07.2006):
http://www.spiegel.de/wissenschaft/natur/oelteppich-bakterien-sollen-dreckbruehe...
Im Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) erforschen Wissenschaftler die Ursachen und Folgen der weit reichenden Veränderungen der Umwelt. Sie befassen sich mit Wasserressourcen, biologischer Vielfalt, den Folgen des Klimawandels und Anpassungsmöglichkeiten, Umwelt- und Biotechnologien, Bioenergie, dem Verhalten von Chemikalien in der Umwelt, ihrer Wirkung auf die Gesundheit, Modellierung und sozialwissenschaftlichen Fragestellungen. Ihr Leitmotiv: Unsere Forschung dient der nachhaltigen Nutzung natürlicher Ressourcen und hilft, diese Lebensgrundlagen unter dem Einfluss des globalen Wandels langfristig zu sichern. Das UFZ beschäftigt an den Standorten Leipzig, Halle und Magdeburg mehr als 1.100 Mitarbeiter. Es wird vom Bund sowie von Sachsen und Sachsen-Anhalt finanziert.

http://www.ufz.de/

Die Helmholtz-Gemeinschaft leistet Beiträge zur Lösung großer und drängender Fragen von Gesellschaft, Wissenschaft und Wirtschaft durch wissenschaftliche Spitzenleistungen in sechs Forschungsbereichen: Energie, Erde und Umwelt, Gesundheit, Schlüsseltechnologien, Struktur der Materie sowie Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr. Die Helmholtz-Gemeinschaft ist mit 35.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern in 18 Forschungszentren und einem Jahresbudget von rund 3,8 Milliarden Euro die größte Wissenschaftsorganisation Deutschlands. Ihre Arbeit steht in der Tradition des großen Naturforschers Hermann von Helmholtz (1821-1894). http://www.helmholtz.de/

Susanne Hufe | UFZ News
Weitere Informationen:
http://www.ufz.de/index.php?de=32058
http://www.helmholtz.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Ökologie Umwelt- Naturschutz:

nachricht Invasive Quallen: Strömungen als Ausbreitungsmotor
23.05.2018 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

nachricht Wenn Korallen Plastik fressen
23.05.2018 | Justus-Liebig-Universität Gießen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Ökologie Umwelt- Naturschutz >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

Je mehr die Elektronik Autos lenkt, beschleunigt und bremst, desto wichtiger wird der Schutz vor Cyber-Angriffen. Deshalb erarbeiten 15 Partner aus Industrie und Wissenschaft in den kommenden drei Jahren neue Ansätze für die IT-Sicherheit im selbstfahrenden Auto. Das Verbundvorhaben unter dem Namen „Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 7,2 Millionen Euro gefördert. Infineon leitet das Projekt.

Bereits heute bieten Fahrzeuge vielfältige Kommunikationsschnittstellen und immer mehr automatisierte Fahrfunktionen, wie beispielsweise Abstands- und...

Im Focus: Powerful IT security for the car of the future – research alliance develops new approaches

The more electronics steer, accelerate and brake cars, the more important it is to protect them against cyber-attacks. That is why 15 partners from industry and academia will work together over the next three years on new approaches to IT security in self-driving cars. The joint project goes by the name Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) and has funding of €7.2 million from the German Federal Ministry of Education and Research. Infineon is leading the project.

Vehicles already offer diverse communication interfaces and more and more automated functions, such as distance and lane-keeping assist systems. At the same...

Im Focus: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Im Fokus: Klimaangepasste Pflanzen

25.05.2018 | Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Berufsausbildung mit Zukunft

25.05.2018 | Unternehmensmeldung

Untersuchung der Zellmembran: Forscher entwickeln Stoff, der wichtigen Membranbestandteil nachahmt

25.05.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

25.05.2018 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics